整理机械原理课程设计凸轮机构Word格式.docx
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其目的在于:
进一步巩固和加深所学知识;
2、培养学生运用理论知识独立分析问题、解决问题的能力;
3、使学生在机械的运动学和动力分析方面初步建立一个完整的概念;
4、进一步提高学生计算和制图能力,及运用电子计算机的运算能力。
二、机械原理课程设计的任务:
1、摆动从动件杆盘型凸轮机构
2、采用图解法设计:
凸轮中心到摆杆中心A的距离为160mm,凸轮以顺时针方向等速回转,摆杆的运动规律如表:
符号
摆杆角行程
h
推程运动角
δ01
远休止角
δ02
回程运动角
δ03
近休止角
δ04
基圆
半径
r0
从动杆运动规律
推程
回程
数据
25º
120º
40º
110º
90º
50
简谐
等加减速
3、设计要求:
①确定合适摆杆长度
②合理选择滚子半径rr
③选择适当比例,用几何作图法绘制从动件位移曲线并画于图纸上;
④用反转法绘制凸轮理论廓线和实际廓线,并标注全部尺寸(用A2图纸)
⑤将机构简图、原始数据、尺寸综合方法写入说明书
4、用解析法设计该凸轮轮廓,原始数据条件不变,要写出数学模型,编制程序并打印出结果
备注:
1、尖底(滚子)摆动从动件盘形凸轮机构压力角:
在推程中,当主从动件角速度方向不同时取“-”号,相同时取“+”号。
1、
三、课程设计采用方法:
对于此次任务,要用图解法和解析法两种方法。
图解法形象,直观,应用图解法可进一步提高学生绘图能力,在某些方面,如凸轮设计中,图解法是解析法的出发点和基础;
但图解法精度低,而解析法则可应用计算机进行运算,精度高,速度快。
在本次课程设计中,可将两种方法所得的结果加以对照。
四、编写说明书:
1、设计题目(包括设计条件和要求);
2、机构运动简图及设计方案的确定,原始数据;
3、机构运动学综合;
4、列出必要的计算公式,写出图解法的向量方程,写出解析法的数学模型,计算流程和计算程序,打印结果;
5、分析讨论。
(二)从动件(摆杆)及滚子尺寸的确定
1、摆杆长度l确定:
根据右图建立坐标系Oxy。
B0点为推程段摆杆起始点,
开始时推杆滚子中心处于
B0点处,依几何关系有:
B0的坐标:
X0=sin(φ0)/l
Y0=a-l*cos(φ0)
f0=arcos[(a²
+l²
-r0²
)/2a*l]
又因为摆动盘形凸轮机构
在运动时的许用压力角为:
[α]=35°
~45°
根据压力角公式:
注:
当主从动件角速度方向不同时取“-”号,相同时取“+”号。
由此我们可以取到:
l=120mm;
此时摆杆的初始摆角:
φ0≈12.429°
2、滚子半径r1的选择
我们用ρ1表示凸轮工作廓线的曲率半径,用ρ表示理论廓线的曲率半径.所以有ρ1=ρ±
r1;
为了避免发生失真现象,我们应该使p的最小值大于0,即使ρ>r1;
另一方面,滚子的尺寸还受其强度,结构的限制,不能太小,通常我们取滚子半径;
r1=(0.1~0.5)*r0
在此,我们可以取r1=0.2*r0=10mm。
(三)原始数据及分析
依题意,原始数据如下:
1、已知量:
(未标明的单位为mm)
d1=120o推程运动结束的凸轮总转角,其中(d1-d0)为推程角δ01
d2=160o远休止运动结束时总转角,其中(d2-d1)为远程休止角δ02
d3=270o回程运动结束的凸轮总转角,其中(d3-d2)为回程角δ03
d4=360o远休止运动结束总转角,其中(d4-d3)为远程休止角δ04
r=160凸轮中心到摆杆中心A的距离
r0=50基圆半径
l=120此处设摆动从动杆长度为120mm
h=25o从动杆的总角行程
w=1rad/s此处设凸轮角速度为1rad/s
rr=10此处设滚子半径为10
2、设计所求量:
f摆动从动杆的角位移
v摆动从动杆的角速度
a摆动从动杆的角加速度
以凸轮的中心为原点,竖直和水平方向分别为x,y轴,建立平面直角坐标系
x为凸轮轮廓的轨迹的x坐标点
y为凸轮轮廓的轨迹的y坐标点
(四)摆杆的运动规律及凸轮轮廓线方程
1、摆杆运动规律:
①推程过程:
0o<d≤120o
摆杆角位移:
f=h(1-cos(πδ/δ01))/2
即f=h(1-cos(πd/d1))/2
摆杆角速度:
v=πhwsin(πδ/δ01)/(2δ01)
即v=πhwsin(πd/d1)/(2d1)
摆杆角加速度:
a=π2hw2cos(πδ/δ01)/(2δ012)
即a=π2hw2cos(πd/d1)/(2d12)
②远休止过程:
120o<d≤160o
f=h
v=0
a=0
在推程和远休止过程中凸轮轮廓轨迹:
x=rsind-lsin(d+f+f0)
y=rcosd-lcos(d+f+f0)
其中f0为摆杆的初始位置角
f0=arcos[(r2+l2-r02)/2(rl)]
③回程过程:
160o<d≤270o
a.等加速回程阶段:
160o<d≤215o
f=h-2h(δ-δ01-δ02)2/(δ03)2
即f=h-2h(d-d2)2/(d3-d2)2
v=-4hw(δ-δ01-δ02)/(δ03)2
即v=-4hw(d-d2)/(d3-d2)2
a=-4hw2/(δ03)2
即a=-4hw2/(d3-d2)2
b.等减速回程阶段:
215o<d≤270o
f=2h(δ03-(δ-δ01-δ02-δ03/2))2/(δ03)2
即f=2h((d3-d2)-(d-d2-(d3-d2)/2))2/(d3-d2)2
v=-4hw(δ03-(δ-δ01-δ02-δ03/2))/(δ03)2
即v=-4hw((d3-d2)-(d-d2-(d3-d2)/2))/(d3-d2)2
a=4hw2/(δ03)2
即a=4hw2/(d3-d2)2
④近休止过程:
720o<d≤360o
f=0
在回程和近休止过程中凸轮轮廓轨迹:
x=rsind-lsin(d+f+f0)
y=rcosd-lcos(d+f+f0)
(五)程序方框图
(六)计算机源程序
#include<
math.h>
stdio.h>
main()
{
doubled,d0,d1,d2,d3,d4,r,r0,
f,f0,h,pi,v,w,a,l,x,y;
intn;
FILE*fp;
/*定义文件指针*/
fp=fopen("
aa.txt"
"
w"
);
/*打开以写方式文件(aa.txt不存在则新建)*/
d=0;
/*d为凸轮总转角*/
d0=5;
/*d0为转角分度值,此处设为5o每次*/
d1=120;
/*(d1-0)为推程角*/
d2=160;
/*(d2-d1)为远程休止角*/
d3=270;
/*(d3-d2)为回程角*/
d4=360;
/*(d4-d3)为近休止角*/
pi=3.1415926;
r=160;
/*凸轮圆心到从动杆固定点的距离*/
r0=50;
/*基圆半径*/
l=120;
/*从动杆长度*/
h=25;
/*行程角度*/
w=1;
/*凸轮角速度*/
f0=acos((r*r+l*l-r0*r0)/(2*r*l))*180/pi;
/*从动杆初始角*/
printf("
初始角:
f0=%1.3f\n"
acos((r*r+l*l-r0*r0)/(2*r*l))*180/pi);
fprintf(fp,"
%1.3f\n"
for(n=0;
n<
=36;
n++)
d=d0*n;
if(d<
=d1)/*当d<
=120度时,为推程过程*/
{f=h*(1-cos(pi*(d/d1)))/2;
/*从动杆的角位移*/
v=pi*h*w*sin(pi*(d/d1))/(2*d1);
/*从动杆角速度*/
a=pi*pi*h*w*w*cos(pi*(d/d1))/(2*d1*d1);
/*从动杆角加速度*/
x=r*sin(d*pi/180)-l*sin(pi*(d+f+f0)/180);
/*确定的凸轮的轨迹x坐标*/
y=r*cos(d*pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180);
/*确定的凸轮的轨迹y坐标*/
printf("
\nd=%1.3f\nf=%1.3f\nv=%1.3f\na=%1.3f\nx=%1.3f\ny=%1.3f\n"
d,f,v,a,x,y);
fprintf(fp,"
\nd=%1.3f\nf=%1.3f\nv=%1.3f\na=%1.3f\nx=%1.3f\ny=%1.3f\n"
}
else{
=d2)/*当120<
=d<
=160度时,为远休止过程*/
{f=h;
/*从动杆的角位移*/
v=0;
a=0;
/*从动杆角加速度*/
x=r*sin(d*pi/180)-l*sin(pi*(d+f+f0)/180);
y=r*cos(d*pi/180)-l*cos(pi*(d+f+f0)/180);
if(d<
=215)
/*当160<
=215度时,为等加速回程过程*/
{